Struttura e funzione dei mitocondri e plastidi nelle cellule

Componenti della cellula

È tutta la parte della cellula escluso il vacuolo e il nucleo.

È costituito da.

- mitocondri

- plastidi

- ribosomale

- reticolo endoplasmatico

- dittiosomi

- microcorpi

- citosol

- microtubuli

- microfilamenti

- proteine motrici

- parete cellulare

- prodotti di riserva.

Funzione dei mitocondri

Mitocondri: le cellule accumulano energia sotto forma di composti non reattivi, come gli zuccheri e l'amido, che per poter essere utilizzati devono essere demoliti, e l'energia ottenuta viene usata per sintetizzare i nuovi composti altamente energetici e reattivi; il più comune è l'atp.

L'importante è che queste reazioni avvengono all'interno di organuli specifici e non liberamente nel citoplasma, dove altri composti potrebbero casualmente reagire con altre componenti cellulari.

I mitocondri sono gli organuli dove avviene la respirazione cellulare.

Struttura dei mitocondri

Le membrane mitocondriali sono ripiegate a formare delle ampie lamine, creste, che delimitano la matrice dove avvengono quelle reazioni che non coinvolgono i composti intermedi.

Attorno alle creste e alla matrice c'è una seconda membrana, la membrana mitocondriale esterna, che da la forma e una buona rigidità al mitocondrio.

La membrana esterna è completamente permeabile, mentre la membrana mitocondriale interna (che forma le creste), è selettivamente permeabile e ha molte pompe e canali.

Il mitocondrio ha dei propri ribosomi e un proprio DNA.

Il DNA mitocondriale è una molecola circolare, non ci sono istoni, e i ribosomi sono piccoli e assomigliano a quelli dei procarioti.

Dinamica dei mitocondri

I mitocondri sono degli organuli dinamici, possono diventare più grandi, quando la cellula cresce e quando aumentano le sue necessità respiratorie.

Possono dividersi aumentando il loro numero nella cellula.

In alcune specie, possono fondersi formando un singolo mitocondrio gigante per cellula.

Caratteristiche dei plastidi

Plastidi: sono un gruppo di organuli dinamici, capaci di svolgere molte funzioni.

Hanno i ribosomi ed un DNA circolare non associato ad istoni (DNA plastidiale); crescono e si riproducono per divisione.

La loro attività più importante è la fotosintesi, che avviene nei plastidi verdi (cloroplasti).

Funzioni dei plastidi

Ci sono altre classi di plastidi che svolgono delle funzioni molto importanti come la sintesi, l'accumulo ed il trasporto di molecole lipidiche specializzate, l'accumulo di carboidrati e di ferro, la formazione di pigmenti in alcuni fiori e frutti.

Ciascun compito è associato ad un particolare tipo di plastide; quando un organo cambia, anche i suoi plastidi si convertono da una forma ad un'altra, modificando le loro membrane interne e le loro proteine.

Struttura dei plastidi

I plastidi sono delimitati da un involucro, che è costituito da una membrana esterna e una membrana interna; l'involucro circonda lo stroma.

La membrana esterna è molto ricca di lipidi, ha una bassa densità ed è permeabile a molecole di grandi dimensioni.

La membrana interna, è di alta permeabilità selettiva, permette il passaggio solo a piccole molecole.

Entrambe le membrane dell'involucro sono implicate nel riconoscimento e la traslocazione all'interno del plastidio, di proteine che vengono codificate dal nucleo, sintetizzate dai ribosomi citoplasmatici.

Proplastidi e differenziazione

Nelle cellule meristematiche sono presenti i proplastidi, che sono degli organuli di piccole dimensioni; con sistema di endomembrane scarsamente sviluppato; ma nello stroma è contenuto il DNA, l'RNA e ribosomi e a volte delle gocce di lipidi.

La fase di divisione dei proplastidi che è seguita da una fase di crescita, è correlata con le fasi di divisione della cellula meristematica in modo che essi vengono egualmente divisi nelle cellule figlie.

Il loro differenziamento in forme diverse di plastidio dipende dal destino differenziativo della cellula che li contiene:

- se si trovano in cellule che sono destinate a diventare parenchima clorofilliano, diventeranno cloroplasti;

- se si trovano in cellule destinate a diventare parenchima radicale, diventeranno amiloplasti.

Durante la differenziazione degli organuli ci saranno delle nuove fasi di divisione, che portano all'aumento del numero di plastidi per cellula.

Conversione e funzione dei cloroplasti

I proplastidi se vengono esposti alla luce diventano cloroplasti, che sono verdi per la presenza di clorofilla.

Visto che i composti intermedi della fotosintesi sono ad elevata energia e molto reattivi, sarebbe meglio che gli enzimi che li controllano siano localizzati nelle membrane (come avviene nei mitocondri), questo comporta che la membrana abbia una grande superficie e che sia ripiegata in maniera elaborata; infatti i cloroplasti hanno dei ripiegamenti di membrana, i tilacoidi, che si sviluppano nello stroma.

L'aumento di superficie della membrana permette più spazio per l'inserzione dei pigmenti fotosintetici, come la clorofilla che ha una coda lipofila.

In alcune regioni i tilacoidi formano delle piccole vescicole appiattite che si sovrappongono riunendosi; queste pile sono chiamate granum.

La conversione dell'anidride carbonica in carboidrati avviene nello stroma, ed è catalizzata da enzimi non legati alle membrane.

Una singola cellula di parenchimatica di una foglia può contenere fino a 50 cloroplasti.

Quando i cloroplasti fotosintetizzano molto in fretta,